ГИС - Географические информационные системы

Каким образом получилось это явление? –

Основой создания ГИС послужили, с одной стороны, картографические системы, направленные на построение карт различного назначения (географических, топографических, геологических, планов городов, лесных массивов, сельскохозяйственных угодий и т.д), с другой стороны, информационно-поисковые системы, обеспечивающие быстрый поиск требуемой записи, массива, файла по их символам (индексам).

В итоге, ГИС-технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такие, как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти особенности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности их применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

В общих чертах, географические информационные системы – это компьютерные технологии, работающие с координатно-привязанными объектами или описывающей их информацией (в отличие от АСОД, для большинства которых покоординатная географическая привязка исходных данных и результатов обработки отсутствует). Важно подчеркнуть именно координатную привязку изучаемых объектов различной сложности в географических системах.

Сейчас существует множество определений ГИС, соответствующие разным подходам… И все они правильные.

ГИС – это:

1. Информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных). ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных);

2. Программное средство ГИС – программный продукт, в котором реализованы функциональные возможности ГИС. Поддерживается программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением.

История развития ГИС:

Выделяют четыре периода в истории развития ГИС <По Ципилевой>:

1. Пионерный период (конец 1950-х – начало 1970-х). Это время исследования принципиальных возможностей создания ГИС, накопление знаний, наработка эмпирического опыта, создание первых крупных проектов.

Самые первые ГИС-разработки – середина 60х гг., США, система разрабатывалась для точечного наведения ракет на цель, данные не публиковались.

В 1968 г. в США в интересах военно-медицинской службы был разработан проект системы автоматизированного картографирования инфекционных болезней MOD (Mapping of disease project). Эта система была рассчитана на глобальный масштаб и учитывала кроме данных о заболеваемости разнообразные факторы окружающей среды (этнический состав и плотность населения, температуру и влажность воздуха, характер почв, резервуары и переносчики возбудителей болезней и т.д.). Функционирование системы обеспечивали 15 человек, основной объем работы которых (до 90%) занимал извлечение данных из источников информации.

2. Период государственных инициатив (начало 1970 – начало 1980 гг.). Развитие крупных ГИС-проектов, поддерживаемых государствами, формирование государственных программ по развитию и использованию ГИС.

Начало 70-х. В это время появилось такое явление, как растровое компьютерное картографирование. Точки, линии и площадные объекты на карте были представлены множеством символов. Эти данные можно было выводить на плоттер в различных шкалах и проекциях. Все внимание и усилия в то время были сосредоточены собственно на карте, тогда и были заложены основы современной ГИС-технологии. Появилась возможность выбирать участок на карте и быстро его перечерчивать. До введения компьютерного картографирования внесение изменений в карту занимало недели рабочего времени.

В это же время был разработан графический формат GBF-DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding). Файлы географической базы данных / двойное независимое кодирование карты. В этом формате впервые была реализована схема определения пространственных отношений между объектами, называемая топологией, которая описывает, как линейные объекты на карте соединены между собой, какие площадные объекты граничат друг с другом, а какие объекты состоят из смежных элементов. Впервые были пронумерованы узловые точки, присвоены идентификаторы площадям по разные стороны линий. Это стало революционным нововведением. Формат GBF-DIME позже трансформировался в TIGER.

В течение 70-х годов карты в формате GBF-DIME были созданы для всех городов США. Эту технологию и по сей день использует множество современных геоинформационных систем.

3. Период коммерческого развития ГИС (начало 1980 – конец 1990 гг.). Создание широкого рынка программных средств ГИС, создание настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции их с базами непространственных данных, появление непрофессиональных пользователей ГИС, появление распределенных баз геоданных.

В 80-е годы были заложены основы современной компьютерной картографии. В это время внимание и усилия исследователей в основном были сосредоточены на создании качественной цифровой карты с использованием графических объектов (точек, линий и полигонов), представленных множеством координат. Очевидным преимуществом электронной картографии стала возможность выбирать участок на карте, изменять масштаб, выводить ее на плоттер в различных шкалах и проекциях. Стоимость техники и программного обеспечения были доступными не для всех специалистов.

Наибольший вклад в развитие ГИС и ГИС-технологий вне-

сла компания ESRI, основанная в 1969 г. С появлением спроса на коммерческие ГИС занялись их разработкой. Первый коммерческий продукт ESRI – ArcInfo – появился в 1981 г

В 80-е годы появились и системы управления пространственными данными. Их суть заключалась в объединении картографической информации и традиционных баз данных.

4. Пользовательский период (1990 – настоящее время). Повышение конкуренции среди коммерческих производителей ГИС-оболочек, «открытие» программных систем, позволившее пользователям адаптировать и модернизировать оболочку к своим задачам, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Классификации ГИС:

1. По архитектурному принципу построения:

а) Закрытые – характеризуются низкой ценой, заранее определенным классом решаемых задач, простотой интерфейса, быстрым освоением пользователями;

б) Открытые – имеют определенный набор функций и снабжены специальным аппаратом для создания и встраивания пользователями специальных приложений для расширения возможностей базовых ГИС и адаптации их к более широкому классу задач. Дорого стоят, требуют обеспечения специалистами.

2. По аппаратной платформе: ГИС профессионального уровня (первоначально созданы для функционирования на рабочих станциях или сетевого использования, поддерживают многочисленные приложения, работают с большим числом внешних устройств, Фирмы-производители Intergraph, ESRI); ГИС настольного типа – ориентированы на ПК, для использования широким кругом пользователей (AtlasGIS, MapInfo, Arc View, Microstation, WinGIS, Geograph).

3. По территориальному охвату:

- глобальные (планетарные);

- континентальные;

- национальные (государственные);

- региональные;

- субрегиональные;

- локальные (местные).

4. По предметной области моделирования: городские (муниципальные); природоохранные; земельные; геологические и т.д.

5. По функциональным возможностям:

- универсальные (инструментальные) – открытые, работают с различными форматами данных, имеют средства разработки и внедрения приложений. Адаптируются для решения различных задач, как правило имеют собственные встроенные языки программирования.

- специальные – решают узкий круг задач на заданном наборе параметров; основная задача – контроль протекания процессов, предотвращение нежелательных ситуаций, автоматизация документооборота и т.п..

- ГИС-вьюеры – предназначены для визуализации пространственной информации, вывода на печать (обычно без аппарата для пространственного анализа и моделтрования).

Области применения ГИС: